[发明专利]一种复合式H2S微电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境微生物与环境监测技术领域，主要涉及一种复合式H₂S微电极及其制备方法。

背景技术

硫在原污水中一般以含硫有机物的形式存在，在特定条件下会转化生成硫化物，硫化物不仅消耗水体的溶解氧导致水体缺氧，而且对部分微生物有毒害作用。在适当的pH值条件下还会转化为H₂S进入大气环境当中，进一步造成污染并危害人群健康。因此，废水除硫常将硫化物转化为稳定的单质硫或硫酸盐。

测定生物除硫过程中的H₂S浓度对于了解硫代谢过程、研究生物除硫工艺具有重要的意义。目前，对H₂S的检测多采用传统方法（如：分光光度法），这些方法不仅检测设备复杂庞大，而且测定时间长且难以实现连续监测。废水生物处理是以活性污泥为主要作用者发生的生化反应过程。掌握污泥基团内H₂S浓度变化对研究生物除硫机理具有重要的意义。而污泥基团内部H₂S浓度的测定是传统检测方法无法实现的。H₂S微电极除了可连续测定水体中H₂S浓度外，还可以在不破坏样品形态结构的前提下连续测定不同形态结构污泥（絮体污泥层、生物膜和自然水体沉积层等）内部H₂S浓度的空间分布特征。因此，开发一种适用于测定不同污泥形态结构（絮体污泥、生物膜、颗粒污泥等）内部H₂S浓度的微电极就显得尤为迫切，对研究硫循环代谢过程具有重要意义和价值。

发明内容

针对水体、污泥基团中H₂S测定手段所存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种复合式H₂S微电极及其制备方法，该微电极能够在不破坏污泥形态结构的前提下连续测定污泥基团内部H₂S浓度的空间分布特征。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种复合式H₂S微电极，该微电极包括一个外部管状锥形玻璃套管，及并列置于所述外部管状锥形玻璃套管管腔中的工作电极、保护电极和参比电极；所述外部管状锥形玻璃套管上部为圆柱形端面，底部为锥形尖端；圆柱形端面用环氧树脂封闭并将工作电极、保护电极和参比电极固定，三者导线端从外部管状锥形玻璃套管圆柱形端面伸出与微电流计相连；所述外部管状锥形玻璃套管锥形尖端吸有硅橡胶膜，腔内充有电解质缓冲液。

本发明复合式H₂S微电极进一步的特征在于：

所述外部管状锥形玻璃套管锥形尖端直径为7～10μm。

所述工作电极为腔内贯穿有一根Pt丝的管状锥形毛细玻璃管，该Pt丝从管状锥形毛细玻璃管的锥形尖端伸出并被锥形尖端紧密包裹，Pt丝尖端表面镀金，尖端直径为3～5μm。

所述保护电极为腔内贯穿有一根Pt丝的管状锥形毛细玻璃管，该Pt丝从管状锥形毛细玻璃管的锥形尖端伸出并被锥形尖端紧密包裹，Pt丝尖端直径为1～3μm。

所述参比电极为底部呈尖端的Pt丝，尖端直径为150～200μm。

所述工作电极尖端至外部管状锥形玻璃套管尖端硅橡胶膜距离为15～20μm；保护电极尖端与工作电极尖端之间的距离为100～200μm。

相应地，本发明还公开了一种复合式H₂S微电极的制备方法，包括下述步骤：

1）制作外部管状锥形玻璃套管：用微型操作器将玻璃管固定在加热线圈中部，通过加热线圈融化玻璃管的方式拉制两次，并在显微镜视野中用刀片将尖端修切平整，得到尖端直径为7～10μm外部管状锥形玻璃套管；

2）复合式H₂S微电极的组装：将外部管状锥形玻璃套管尖端吸入长度为15～35μm的硅橡胶膜，并向外部管状锥形玻璃套管中注入电解质缓冲液，将工作电极与保护电极分别从外部管状锥形玻璃套管圆柱形端面插入至其尖端；并确保工作电极在前，保护电极在后，二者尖端距离控制在100～200μm；最后从外部管状锥形玻璃套管圆柱形端面插入参比电极，使其与电解质缓冲液接触；

3）复合式H₂S微电极的固定与封闭：使用环氧树脂将外部管状锥形玻璃套管的圆柱形端面封闭并将工作电极、保护电极和参比电极固定，制得复合式H₂S微电极。

本发明方法进一步的特征在于：

所述工作电极的制作包括以下步骤：